Георгій Гелетуха: Шляхи зберігання енергії ВДЕ – енергосховища в газорозподільній системі
Наразі світова спільнота докладає величезних зусиль для заміни традиційних джерел енергії, таких як ядерна енергія або викопне паливо, на відновлювані, такі як вітрова або сонячна енергія. У цьому контексті все більш необхідними є енергосховища.
Більшість ВДЕ не можуть забезпечити стабільну електричну потужність через їх стахостичний характер (зокрема енергія сонця чи вітру). Подолати цю проблему можуть системи зберігання енергії, енергосховища, інтегровані в електромережі.
Голова правління Біоенергетичної асоціації України (UABIO) Георгій Гелетуха розповідає про сучасні технології зберігання енергії.
Енергосховища майбутнього – які вони?
Існують різні можливості зберігання надлишку енергії ВДЕ:
- Пряме зберігання електричної енергії у суперконденсаторах та надпровідних накопичувачах магнітної енергії (SMES).
- За допомогою гідроакумулюючих накопичувачів, у яких електрична енергія перетворюється у потенційну енергію води.
- Резервуари стисненого повітря або маховики систем накопичення механічної енергії.
- Акумуляторні батареї, які дозволяють перетворювати електроенергію у хімічну енергію, яку потім можна конвертувати в електроенергію електрохімічним шляхом.
Крім того, електричну енергію можна перетворити у хімічну енергію шляхом її перетворення у паливо, таке як водень, синтетичний природний газ (SNG) або метанол. Щоб уникнути значних інвестицій в модернізацію газової інфраструктури і газового обладнання для використання «зеленого» водню багато експертів пропонують метанацію «зеленого» водню (проведення реакції CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O) з отриманням синтетичного природного газу.
З порівнянням описаних технологій зберігання, їх ємності зберігання та часу заряду/розряду ви можете ознайомитися на схемі.
Надзвичайно важлива вимога до технологій енергосховищ – це велика ємність зберігання разом із довгим часом заряду/розряду. Тільки хімічні вторинні енергоносії, такі як водень і синтетичний природний газ (SNG) відповідають цій вимозі. Технології зберігання іншого типу, такі як маховики та акумулятори, сильно обмежені щодо їх ємності та тривалості зберігання заряду. Тому ці технології використовуються лише для регулювання короткочасних коливань енергосистеми (від кількох хвилин до кількох годин).
Крім високої ємності та тривалості циклів заряду/розряду, ще однією важливою характеристикою є ефективність процесу перетворення. Наведена нижче діаграма ілюструє втрати ефективності описаних процесів перетворення електроенергії ВДЕ.
Перетворення електричної енергії ВДЕ у «зелений» водень призводить до втрат близько 20% енергії. Подальше перетворення «зеленого» водню за метанізації знижує ефективність до 64%. Для всього процесу перетворення енергії ВДЕ (до зберігання в газовій мережі) орієнтовна ефективність становить 63,6%. На цьому етапі високорозвинені мережі природного газу можна використовувати для транспортування і зберігання надлишків енергії ВДЕ у вигляді енергії синтетичного природного газу. Більше того, газові мережі дозволяють зберігати цю енергію протягом довгого часу (за необхідності протягом років). Про економічні аспекти цих технологій ми підготуємо окремий матеріал.
За матеріалами дослідницького проєкту «Зберігання електричної енергії з відновлюваних джерел у природному газі»
